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关于结构的建筑美学设计策略

来源:中国建筑设计研究院(集团)  作者:汪恒  日期:2014-12-8
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  本文内容属于设计应用学范畴、层面,仅从建筑美学(视觉)角度来研讨。建筑美学涵盖面很广,本文仅涉及与结构相关的方面。并不是建筑因采用了直接表达结构(结构可视化)的策略就一定会美;设计策略指设计开始和设计中建筑师和结构师选择的设计方向、思路、路径;本文自的是强调建筑师和结构师搏弈、协同、互动、合作、主动、灵浯选择并创新应用关于结构的建筑美学设计策略。

  本篇文章内容由[中国幕墙网]编辑部整理发布:

  (6)再创之美策略

  结构演变再创新之美,指同一类结构基本体系可演变出不同的新的结构形态,这正是设计师主要创新之处,对于大多数建筑师和结构师来说,是更应该加以关注的一种策略。如伊东丰雄近期建成的东京Tama大学图书馆把柱改为连续拱柱结构形态,突破了传统的梁板柱结构,使得整个空间具有整体的连续性,与众不同。

  (7)修饰之美策略

  结构视觉化的形式之建筑美学提升之美。修饰之美最典型的案例是西班牙伟大的设计师高迪的建筑,结构清晰展现但又运用精彩、独特且深富创意的装饰,让每一件作品都独一无二,令人叹为观止,如神圣家族大教堂、米拉公寓等。西班牙当代建筑大师卡拉特拉瓦的作品也是这方面的典范,他的作品在解决工程问题的同时也塑造了形态美学特征。

  (8)结构构件节点之美策略

  结构构件、结点之美策略是形与构造工艺美的直接表达,带给人细节美的感受和感动。西班牙当代建筑大师卡拉特拉瓦不仅修饰塑造了整体结构形态美,表达自由曲线的流动、组织构成的形式及结构自身的逻辑,同时也关注每个细部细节,而运动贯穿在这样的结构形态中,也潜移默化地影响每个细节。

  (9)结构材料之美策略

  结构材料之美策略指不同材料特性不同,给人的感受不同,如木材(词条“木材”由行业大百科提供)做的屋面结构和钢材做的屋面结构给人感受是完全不同的,但如果同一个建筑结构由不同材料构成,如钢木结合,则又会展示出两种材料的组合之美。

  (10)仿形意象之美策略

  建筑不直接展现真实的结构,而是通过仿形表达结构意象之美。中央电视台立面疏密的网纹变化反映出内部结构力的大小变化力,是仿形意象之美策略的代表作品。GMP的北京中青旅大厦幕墙展现的柱梁立面仿形直接反映出其背后的结构关系,建筑师考虑到尺度问题而每隔一层仿一道楼层,表达的是结构意象。

  (12)隐喻结构概念之美策略

  虽未直接展现真实的结构,但借助结构传力的概念,用建筑造型语言表达出力学之美。表现如挑战重力之大悬挑;体块叠加(如建筑群是-个体型压着另一个体型,像砖石的传力,能够让人感受到对地球引力的挑战与挣脱);动态平衡之美(如中央电视台大楼形态)等,是对结构概念的隐喻。

  南京青奥中心并没有最直接地钯结构外露展现出来,但实际上这个建筑仍然是有隐喻结构之美的,裙楼像石头-样,表达的是一种力量,作为2014年青奥会主要建筑之一,希望表达菁年人的力量力度,两个主楼向上伸展的感觉是对地球引力的挣脱,某种意义上也是对结构的隐喻。

  (12) “反"结构之美策略

  隐藏真实的结构(受力关系),建筑表现有意违背结构(传力)常规逻辑,导致出现奇幻、幽默之美。如澳美高梅金殿是由世界著名艺术家Dale Chihuly 设计的,以波浪式的三种不同颜色(金色、银色及铜色)的玻璃铺设外墙,三种颜色的体块互相错动、间隔脱开,让人错觉结构传力断了,却形成建筑艺术之轻盈飘逸感;中央电视台新大楼结构传力不合常规,经济代价过高,但是从建筑的艺术表达角度来说,某种程度上表达出幽默奇幻的感觉。

  (13) “无形”结构之美策略

  隐藏真实的结构(受力关系),建筑师之建筑美学不在结构方面;结构是无名英雄,但建筑(形态)仍要受其逻辑制约。这种无形之美划分从某种程度上说等同于结构实现建筑之美的策略。如美国解构主义建筑大师弗兰克·盖里的作品往往将形式脱离于功能,结构隐藏在建筑内外壳中,他把建筑工作当成雕刻一样对待;南京青奥中心也是一个结构“无形“的建筑,结构师帮助建筑师实现了建筑之美。

  还有很多分类之可能……

  2.2二元辨证之美之操作性策略

  (1)真与假之美策略

  在北京万达广场整个外部设计中,建筑师希望体现结构之美,它的表达有一定的真和假共存,一、二层是架空柱子,直接把结构受力情况做了展示,上部建筑幕墙想表达出一种结构关系,每一跨真实结构柱改为多个小跨小柱,但同已被幕墙遮住的结构不是对应的关系,这样一种真假二元关系在某种程度上说其实也能创造出一种对立的美学关系。

  (2)内与外之美策略

  内外之美策略有三种表现形式,或内外兼顾(如奥运场馆水立方屋顶和外墙))或内显外藏(如上海虹桥机场T1航站楼),或外显内藏(如图示拱结构在室内看不见)。

  (3)繁与简之美策略

  繁与简即结构是转换间接传力与最最短直接传力。如伊东丰雄的台中大都会歌剧皖摆脱制式框架;以一座在公国里的歌戏院传达“声音涵洞”的意念,网状钢梁打下三维弯曲(词条“弯曲”由行业大百科提供)墙面的基础,最后用“shotcrete” (一种用于隧道工程的可喷的混凝土)来凝固这个金属网,“shotcete” 需要喷两次,并尽力准确喷出想要的形状。之后,工人们会用一种稍微不同一些的混凝生做些调整,整理出所需要的具体形状和大小。毋庸置疑,这绝对是世界上第一座用这种方式、以这种规模制造出来的大剧院,所创造出的空间效果也是绝无仅有的。建筑大师福斯特的香港汇丰银行大厦络构楼层荷载通过吊柱先向上传力,然后经桁架粱传给两端桁架柱,再向下传给大地。

  (4)露与藏之美策略

  露与藏即是对结构部分显露、部分隐藏。如由弗兰克·盖里设计的毕尔巴鄂古根汉姆美术馆由一群外覆钛合金板的不规则双曲面体量组合而成,其形式超越任何建筑经验之外,仅建筑的入口处暴露出扭转错动的钢结构,是对内部结构的一种直接的表现,而其他部分的结构则均隐藏在内,由金属板覆盖,体现了另一种流动纯粹之美。

  还有很多分类之可能……

  2.3多元复杂之美之操作性策略

  多种结构系统组织表达“智慧、巧趣之美”。呈现出复杂的技术之美。在实际过程中建筑师和结构师可以通过对上述的表达方式过行多重组合,展现出智慧技术之美。南京青奥中心就是这方面的典型代表。

  3.建筑师与结构工程师协同设计的常规流程与关注重点

  建筑师与结构师的工作流程常常是遵循如下5个步骤;1)建筑构思、方案设计2)结构选型;3)找形、优化;4)材料选择;5)节点、构件装饰。这是常见的设计流程,但不排除特殊项目要特殊对待,不必完全机械执行。

  在配合过程中;建筑师和结构师的角色不同,所关注的侧重点也不同。建筑要考虑的问题很多,结构只是其一,所以建筑师首先要进行原则性决策。在确定结构形式的过程中,建筑师与结构工程师要互动溥弈、协同确走结构基本体系的选型。之后再找形、优化,确定结构形态与形式;确定建筑要表达结构的操作性策略。整个过程,上述5个流程双方都应尽早主动参与紧密合作。流程也不是简单的单向流程,需要反复进行。

  4 青奥中心展现的复杂智慧之结构美

  南京青奥中心位于南京市河西新城中部,由英国扎哈建筑师事务所和中国建筑设计研究院联合设计。总建筑面积约为49万m2、建成后首先作为第二届世界青年奥林匹克运动会会议中心及接待酒店使用。按照使用功能不同分为会议中心、高星级酒店、商业办公建筑,为城市超高层建筑,会议中心地上6层,建筑高度45m,建筑面积约12万m2;高星级酒店和商业办公建筑地上建筑面积约25万m2,分为两栋高度分别为255m(1号酒店塔楼)和314.5m(2号办公与酒店塔楼)的超高层建筑以及裙房,与会议中心用天桥连成整体。

  4.1超高层部分的结构

  两栋超高层建筑采用了矩形钢管混凝土密柱、钢梁框架—钢筋混凝土核心筒的混合结构体系;平面两短边外框柱随形柱为拆线柱,其斜率小于立面斜度,平面两长边外框柱为竖直柱,建筑平面及外立面以楼面梁外挑形式实现不同楼层的轮廓变化,外框柱间距依据建筑平面开间尺寸确定为6m和4.5m,形成较密间距的外框架,取消利用避难层设置的伸臂桁架加强层。

  (1)1号塔楼(255m)

  长方向:1~15层:垂直柱,柱外侧板悬挑跨度最大增至3.5m;16~66层:3°向内倾斜,柱外悬挑板逐渐减小至柱边。

  短方向:垂直柱,两侧最大悬挑3.5m。

  (2)2号塔楼(314.5m)

  长方向:1~15层:5°向外倾斜,柱外侧悬挑跨度最大增至3.2m。16~66层:3°向内倾斜,柱外悬挑逐渐减小至柱边。

  短方向:垂直柱,两侧最大悬挑3.2m。

  4.2 会议中心的结构

  青奥会议中心的建筑承担的功能为会议中心、展览中心、商业中心、音乐厅。二层是夹层,三层是多功能厅、宴会厅,三层连成一片,由于消防原因只能在三层做大空间,小的会议空间放到五、六层。各分区特点如下:会议中心是在大空间上面安排小空间,垂直重叠符合形态功能和消防需求,结构成为关键。结构的处理方式与建筑师密切协商后决走采用钢结构框架—中心支撑束筒的结构体系。15m以下由4个独立的单体组成,每个独立单元由若干钢结构中心支撑楼梯筒作为主要竖向受力构件,和周边钢柱共同抵抗水平和竖向荷载作用;15m以上连成整体,形成约160m×190m的独立建筑物,在局部较大空间区域,利用太空间的顶部设置矢高为4.5m~6m的整体交叉桁架层,将底部4个单元连为整体;27m以上以空间桁架层为支承,曲框架结构体系实现建筑功能及平面布置。

  4.3一次结构和二次结构

  南京青奥中心还把一次结构和建筑维护结构进行了分离,实现了带着镣铐却能轻松跳舞之美。

  结语

  南京青奥中心采用了上述多种“关于结构的建筑美学设计策略”,并进行多元组合,建筑呈现出复杂的技术之美、 “智慧、巧趣之美",结构成就了建筑之美。【完】

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